FプラスミドCCDBタンパク質は、Gyraseによって効率的なATP依存性DNA切断を誘導します

DNAトポイソメラーゼは、DNA複製、遺伝子転写、および染色体分離に不可欠な役割を果たします。最近、新しいタイプのトポイソメラーゼII毒を特定しました：プラスミドFのCCDBタンパク質。その作用がCCDAタンパク質によって防止されない場合、CCDBタンパク質は強力な細胞毒素です。この論文では、精製されたCCDB、CCDA、およびGyraseを使用して、CCDBタンパク質が切断可能な複合体にGyraseを効率的にトラップすることを示します。CCDAタンパク質は、CCDBのGyrase中毒活性を防ぐだけでなく、Gyraseへの影響も逆転します。CCDBタンパク質がDNA鎖の破損を誘導するメカニズムは、キノロン抗生物質の作用と密接に関連しています。ただし、CCDB切断プロセスのATP依存性は、キノロン抗生物質がATPが存在するかどうかにかかわらず、効率的なDNA破損を刺激するため、CCDBメカニズムをキノロン依存性反応と区別します。キノロン抗生物質に耐性がある細菌はCCDBに敏感であり、その逆も同様であることを以前に示しました。CCDBタンパク質の作用メカニズムの解明は、この新しい中毒メカニズムを利用するために、ジャイラーゼを標的とする薬物の設計を可能にする可能性があります。

DNA topoisomerases perform essential roles in DNA replication, gene transcription, and chromosome segregation. Recently, we identified a new type of topoisomerase II poison: the CcdB protein of plasmid F. When its action is not prevented by CcdA protein, the CcdB protein is a potent cytotoxin. In this paper, using purified CcdB, CcdA and gyrase, we show that CcdB protein efficiently traps gyrase in a cleavable complex. The CcdA protein not only prevents the gyrase poisoning activity of CcdB but also reverses its effect on gyrase. The mechanism by which the CcdB protein induces DNA strand breakage is closely related to the action of quinolone antibiotics. However, the ATP dependence of the CcdB cleavage process differentiates the CcdB mechanism from quinolone-dependent reactions because the quinolone antibiotics stimulate efficient DNA breakage, whether or not ATP is present. We previously showed that bacteria resistant to quinolone antibiotics are sensitive to CcdB and vice versa. Elucidation of the mechanism of action of CcdB protein may permit the design of drugs targeting gyrase so as to take advantage of this new poisoning mechanism.